Station 3: Welche Enzyme enthält Honig und wie wirken diese?

Station 3: Welche Enzyme enthält Honig und wie wirken
diese?
– Nachweis der Amylase-Aktivität –
Geräte und Chemikalien:
Stativ, Klemme mit Doppelmuffe, Thermometer, Waage, Heizplatte, Becherglas
(2 x 300 ml, 2 x 50 ml), Messzylinder (10 ml), Spatel, Reagenzglas mit Stopfen (2 x),
Einmalpipetten
Eingesetzte Stoffe
destilliertes Wasser
Honig
Kunsthonig
Iod-Kaliumiodid-Lösung
Stärke-Lösung
Eis
Gefahrensymbole
-
H- und P-Sätze
-
Durchführung:
Zunächst werden je 7 g Honig beziehungsweise Kunsthonig in je einem Becherglas
in 10 ml destilliertem Wasser gelöst und in ein Reagenzglas überführt. Die
entstandenen Lösungen werden mit je 5 Tropfen Iod-Kaliumiodid-Lösung versetzt.
Anschließend wird jeweils circa 1 ml Stärke-Lösung zugefügt, die Reagenzgläser mit
einem Stopfen verschlossen und geschüttelt. Die verschlossenen Reagenzgläser
werden im Wasserbad bei 40 °C einige Minuten lang erhitzt. Nach Abkühlen der
Lösungen im Eisbad werden die Beobachtungen notiert.
Beobachtung:
Nach Zugabe der Stärke-Lösung entsteht unverzüglich eine tiefblaue Färbung der
Lösungen. Nach einiger Zeit im Wasserbad tritt bei der Honig-Lösung eine
vollständige Entfärbung ein. Bei der Kunsthonig-Lösung ist nur eine leichte
Entfärbung zu erkennen. Nach Abkühlen der Lösung tritt bei der Honig-Lösung keine
erneute Blaufärbung ein, die Blaufärbung der Kunsthonig-Lösung bildet sich jedoch
erneut vollständig aus.
Deutung:
Stärke besteht zu circa 20 % aus Amylose. Durch ihren helixförmigen Aufbau
entsteht im Inneren ein kanalartiger Hohlraum, in den nach Zugabe der IodKaliumiodid-Lösung I3--, I5-- bzw. I7--Ionen eingelagert werden. Die tiefblaue Färbung
ist auf die Bildung dieser Einschlussverbindung zurückzuführen.
Honig enthält Amylase, ein Enzym, das Stärke zu Maltose und Glucose abbaut.
Wenn die Stärke abgebaut ist, kann die Einschlussverbindung nicht mehr gebildet
werden und es tritt eine Entfärbung ein. Im Kunsthonig ist keine Amylase enthalten,
weshalb die Stärke bestehen bleibt und es auch nicht zur vollständigen Entfärbung
kommt. Dass trotzdem kurzzeitig eine leichte Entfärbung auftritt, ist darauf
zurückzuführen, dass die Einschlussverbindung auch durch Hitze zerfällt, jedoch
beim Erkalten neu gebildet wird.
Im Bienenstock dient die Amylase dem Abbau der Pollenstärke.
Entsorgung:
Die Lösungen können im Ausguss entsorgt werden.
Hilft heißer Tee mit Honig tatsächlich gegen Halsschmerzen?
– Nachweis der Glucoseoxidase-Aktivität –
Geräte und Chemikalien:
Stativ, Klemme mit Doppelmuffe (2 x), Thermometer, Heizplatte (2 x), Becherglas
(3 x 300 ml), Rührfisch (2 x), Teelöffel, Wasserstoffperoxid-Teststäbchen
Eingesetzte Stoffe
destilliertes Wasser
Honig
Gefahrensymbole H- und P-Sätze
-
Durchführung:
Zunächst werden zwei Teelöffel Honig in 150 ml destilliertem Wasser gelöst. Nach
2 - 3 Minuten langsamen Rührens bei Raumtemperatur wird mit einem Schnelltest
auf Wasserstoffperoxid geprüft. Hierfür wird ein Teststreifen für 1 Sekunde so in die
Honig-Lösung getaucht, dass diese das Testfeld benetzt. Nach Herausziehen des
Teststreifens wird der Flüssigkeitsüberschuss vorsichtig auf einem Papier abgetupft.
Nach 15 Sekunden wird das Ergebnis abgelesen.
Parallel werden in zwei weiteren Bechergläsern je 150 ml destilliertes Wasser auf
40 °C temperiert beziehungsweise zum Sieden erhitzt. Anschließend werden jeweils
zwei Teelöffel Honig zugegeben, gerührt und analog auf Wasserstoffperoxid
untersucht.
Beobachtung:
In der 20 °C warmen Lösung liegt eine sehr geringe und in der 40 °C warmen Lösung
eine etwas höhere Wasserstoffperoxid-Konzentration vor. In der aufgekochten
Lösung ist kein Wasserstoffperoxid mehr enthalten.
Auswertung:
Honig enthält Glucoseoxidase, ein Enzym, das Glucose zur Gluconsäure oxidiert,
wobei Wasserstoffperoxid frei wird. Dieses weist eine antibakterielle Wirkung auf. Die
Reaktionsgleichung ist in Abbildung 1 dargestellt.
H
HO
O
O
C
C
H
C
OH
HO
C
H
+ O 2 + H 2O
Glucoseoxidase
H
C
OH
HO
C
H
+ H 2O 2
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
H
C
OH
CH2OH
CH2OH
Abb. 1: Entstehung von Wasserstoffperoxid im Honig
Das Temperaturoptimum der Glucoseoxidase liegt bei 37 °C. Somit weist das Enzym
in der 40 °C warmen Lösungen eine höhere Aktivität als in der 20 °C warmen Lösung
auf. Beim Aufkochen werden die am Aufbau von Enzymen beteiligten Proteine
allerdings denaturiert und somit wird die Glucoseoxidase inaktiviert. Es wird also kein
Wasserstoffperoxid mehr gebildet.
Wird Honig also in heißem Tee gelöst, so wird die Glucoseoxidase inaktiviert und
kein Wasserstoffperoxid mehr freigesetzt. Heißer Tee mit Honig wirkt folglich nicht
antibakteriell und ist damit – entgegen vielfacher Annahmen – kein wirksames Hausmittel gegen Halsschmerzen. Sinnvoller ist es, den Honig in lauwarmem Tee zu
lösen.
Entsorgung:
• Die Lösungen können im Ausguss entsorgt werden.
• Die verwendeten Wasserstoffperoxid-Teststäbchen werden im Restmüll
entsorgt.